Відкрити головне меню

Азотний цикл

У природі азот може бути у формах, засвоюваних рослинами (таких як нітрати або сполуки амонію) або такими, що не засвоюються (таких як молекулярний азот або оксид азоту (N2O)). Протягом фіксації азоту або його денітрифікації відбувається обмін між обома формами.

Фіксація азоту — процес засвоєння рослинами сполук азоту з повітря (головним чином з молекулярного азоту, N2). Фіксація азоту можлива багатьма бактеріями і ціанобактеріями. Вони живуть або в ґрунті, або в симбіозі з рослинами...

Продукти фіксації азоту — аміак (NH3), нітрити або нітрати. Фіксація азоту є процесом, протилежним денітрифікації.

Аммоніфікація

Сечова кислота, що виділяється птахами й рептиліями, також швидко мінералізується особливими групами мікроорганізмів з утворенням NH3 и СО2. З іншого боку, азот, що входить до складу живих тварин, після їх загибелі піддається аммоніфікації (розкладанню складних з'єднань, що містять азот, з виділенням амміаку та іонів аммонію (NH4+)) і нітрифікації.

Нітрифікація є другим кроком фіксації азоту. Якщо аміак — первинний продукт фіксації азоту, то перехід аміаку в нітрити і нітрати (нітрифікуючими бактеріями) — нітрифікація.

Нітрифікація — мікробіологічний процес окислення аміаку до азотистої кислоти або її самої далі до азотної кислоти. Відбувається в аеробних умовах в ґрунті та природних водах. Часто може викликати появу в них нітратів в токсичній кількості, а оскільки нітрати — найбільш активно мігруюча в розчині сполука азоту — їх винесення з ґрунту в розташовані нижче по схилу водоймища, що спричиняє за собою евтрофікацію цих водоймищ.

Нітрифікация проходить в дві стадії, які здійснюються різними мікроорганізмами (хоча деякі виконують обидві стадії). Перша стадія — окислення аміаку до азотистої кислоти (вірніше, її аніону), яке здійснюють нітрифікуючі бактерії (роди Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrospiraceae, Nitrosolobus, Nitrosovibrio) за наступним механізмом:

NH3 + O2 + НАДН2 = NH2OH + H2OOH + НАД+
NH2OH = (HNO) + 2e + 2H+
(HNO) = N2O
NH2OH + O2 = NO-2 + H2O + H+

Друга стадія — окислення аніону азотистої кислоти до аніону азотної, що здійснюється нітрифікуючими бактеріями (роди Nitrobacter, Nitrospiraceae, Nitrococcus).

Обидві групи бактерій є облігатними аеробами, оптимальна для їх розвитку температура 25—30 градусів за Цельсієм і pH 7,5—8,0. У кислому середовищі процес не йде.

Денітрифікація є процесом розкладання нітрату з отриманням азоту. Ця ланка перетворень азоту в біоценозі виконується денітрифікуючими мікроорганізмами (паличкоподібна бактерія (Pasterellaceae), псевдомонас (Pseudomonas) й інші), які при засвоєнні переходять від кисню до нітрату, особливо в недостатньо провітрюваних ґрунтах. Процес денітрифікації може призвести до кількох проміжних продуктів. Найважливіший — закис азоту (N2O), довгоживучий парниковий газ.